Как устроена атомная подлодка. Из чего на самом деле сделана и как работает подводная лодка
Этот раздел написан на основе материалов, взятых с сайта http://randewy.narod.ru/nk/pl.html «Интернет-клуб юного моряка», и предназначен для того, чтобы дать общее представление о конструкции и устройстве подводных лодок. Хотя иллюстрации относятся к середине ХХ века, тем не менее они дают представление о конструкции современных подводных лодок, которые отличаются от показанного на рисунках, прежде всего, своими размерами и формой, приспособленной для плавания под водой, а не для плавания по поверхности и «ныряния», как то имело место до появления атомных подводных лодок и развитой противолодочной обороны.
Подводные лодки могут быть одного из трёх архитектурно-конструктивных типов. На рисунке выше показаны поперечные сечения лодок различных архитектурно-конструктивных типов (на нём цифрами обозначены: 1 - прочный корпус, 2 - надстройка, 3 - ограждение рубки и выдвижных устройств, 4 - прочная рубка, 5 - цистерны главного балласта, 6 - лёгкий корпус; 7 - киль; значение этих терминов пояснено далее в тексте):
однокорпусные (а), имеющие «голый» прочный корпус, который заканчивается в носу и корме хорошо обтекаемыми оконечностями лёгкой конструкции;
полуторакорпусные (б), имеющие кроме прочного корпуса ещё и лёгкий, но часть поверхности прочного корпуса при этом остаётся открытой;
двухкорпусные (в), имеющие два корпуса: внутренний -прочный и наружный -лёгкий. При этом лёгкий корпус имеет удобообтекаемую форму, полностью охватывает прочный корпус и простирается на всю длину лодки. Междукорпусное пространство используется для размещения различного оборудования и части цистерн.
Подводные лодки СССР и России являются двухкорпусными. Большинство атомных подводных лодок США (дизель-электрических они не строят с начала 1960‑х гг.) являются однокорпусными. Это является выражением первоприоритетности для военно-морских стратегов различных качеств: надводной непотопляемости - для СССР и России и скрытности - для США.
Прочный корпус - основной конструктивный элемент подводной лодки, обеспечивающий безопасное нахождение её на глубине. Он образует замкнутый объём, непроницаемый для воды. Внутри прочного корпуса размещаются помещения для личного состава, главные и вспомогательные механизмы, оружие, различные системы и устройства, аккумуляторные батареи, различные запасы и т. Его внутреннее пространство разделяется по длине поперечными водонепроницаемыми переборками на отсеки, которые именуются в зависимости от предназначения и соответственно - характера вооружения и оборудования, в них размещённого.
В вертикальном направлении отсеки разделяются палубами (тянутся на протяжении всей длины корпуса лодки из отсека в отсек) и платформами (в пределах одного отсека или нескольких отсеков). Соответственно помещения лодки имеют многоярусное расположение, что увеличивает количество оборудования, приходящуюся на единицу объёма отсеков. Расстояние между палубами (платформами) «в свету» делается более 2 м, т.е. несколько большим, чем средний рост человека.
Конструктивно прочный корпус состоит из шпангоутов и обшивки. Шпангоуты имеют, как правило, круговую кольцевую, а в оконечностях могут иметь эллиптическую форму и изготовляются из профильной стали. Устанавливаются они один от другого на расстоянии 300 - 700 мм в зависимости от конструкции лодки как с внутренней, так и с наружной стороны обшивки корпуса, а иногда и комбинированно с той и другой стороны.
Обшивка прочного корпуса изготовляется из специальной прокатной листовой стали и приваривается к шпангоутам. Толщина листов обшивки доходит до 35 - 40 мм в зависимости от диаметра прочного корпуса и предельной глубины погружения подводной лодки.
Переборки прочного корпуса бывают прочные и лёгкие.
Переборки делят внутренний объём современных подводных лодок на 6 - 10 водонепроницаемых отсеков.Прочные переборки выгораживают в нём отсеки-убежища, в которых оставшиеся в живых в ходе аварии члены экипажа могут подготовиться к самостоятельному всплытию из затонувшей лодки на поверхность или дожидаться помощи извне. По расположению прочные переборки бывают внутренними и концевыми; по форме - плоскими и сферическими (сферические несколько легче плоских при одинаковой прочности и внутренние сферические переборки обращены выпуклостью в сторону отсеков-убежищ).
Лёгкие переборки предназначены для разделения функционально специализированных помещений и обеспечения надводной непотопляемости корабля (т.е. они при затоплении отсеков выдерживают давление воды только, если лодка находится на поверхности или глубине в пределах 20 - 30 м).
Конструктивно переборки выполняются из набора и обшивки. Набор переборки обычно состоит из нескольких вертикальных и поперечных стоек (балок). Обшивка изготовляется из листовой стали.
Концевые водонепроницаемые переборки прочного корпуса равнопрочны с ним и замыкают его в носовой и кормовой оконечностях. Эти переборки служат на большинстве подводных лодок жёсткими опорами для торпедных аппаратов, валопроводов, приводов рулевых устройств, крепления набора и внутренних конструкций лёгких оконечностей.
Отсеки сообщаются друг с другом через водонепроницаемые двери, имеющие круглую или прямоугольную форму. Эти двери снабжены быстродействующими запирающими устройствами.
В верхней части прочного корпуса устанавливается прочная рубка, сообщающаяся через нижний рубочный люк с центральным постом (внутри прочного корпуса) и через верхний рубочный люк с ходовым мостиком (в верхней части ограждения рубки и выдвижных устройств - перископов, антенн). На большинстве современных подводных лодок прочная рубка выполняется в виде круглого цилиндра с вертикально расположенной осью или представляет собой комбинацию цилиндрической части и усечённых конусов. На некоторых лодках прочная рубка сконструирована так, что может использоваться в качестве всплывающей спасательной камеры, предназначение которой - эвакуация всего экипажа или некоторой его части (сохранившей после аварии возможность доступа в центральный пост и всплывающую камеру) с гибнущей или затонувшей подводной лодки.
В настоящее время на большинстве лодок главное назначение прочной рубки - вынести как можно выше над поверхностью воды при плавании в надводном положении вход в прочный корпус. Кроме того, поскольку центральный пост на многих лодках - один из отсеков-убежищ, то прочная рубка предназначена для выполнения функции шлюзовой камеры при выходе людей из затонувшей лодки.
Снаружи прочная рубка и выдвижные устройства, расположенные за ней, для улучшения обтекания при движении в подводном положении закрываются лёгкими конструкциями, которые называются ограждением рубки или ограждением выдвижных устройств. В верхней части ограждения расположен ходовой мостик с полным набором устройств, необходимых для управления лодкой в надводном положении и средствами связи с центральным постом. Из ограждения рубки имеются выходы на верхнюю палубу (фактически вход в прочный корпус через люки прочной рубки является главным, поскольку люки в прочном корпусе руководства по эксплуатации лодок предписывают держать закрытыми в большинстве случаев).
Торпедо-погрузочный и входные люки располагаются в верхней части прочного корпуса и сверху закрыты лёгкими конструкциями, которые называются надстройкой . Эти люки в большинстве случаев расположены в отсеках-убежищах и являются спасательными, для какой цели снабжены устройствами шлюзования. В надстройке также расположены устройства, предназначенные для швартовки, буксировки лодки и обеспечения её стоянки на якоре.
Цистерны предназначены для погружения, всплытия, вывески и дифферентовки лодки, а также для хранения жидких грузов (топлива, масел и т.п.). В зависимости от назначения цистерны подразделяются на цистерны: главного балласта, вспомогательного балласта, корабельных запасов и специальные. Конструктивно, в зависимости от назначения и характера использования, они выполняются либо прочными, т.е. рассчитанными на предельную глубину погружения, либо лёгкими, способными выдерживать давление 1 - 3 кГ/см 2 (кГ - внесистемная единица, килограмм силы, равная весу 1 кг массы при ускорении свободного падения 9,81 м/с 2). Они могут быть расположены внутри прочного корпуса, а также в пространстве между прочным и лёгким корпусом в средней части корабля и в лёгких оконечностях в нос и в корму по отношению к прочному корпусу.
Киль - сварная (в прошлом клёпаная) балка коробчатого, трапециевидного, Т-образного, а иногда и полуцилиндрического сечения, располагающаяся в днищевой части корпуса лодки. Он предназначен для обеспечения продольной прочности, предохранения корпуса от повреждения при покладке на каменистый грунт и для принятия и перераспределения нагрузки при постановке лодки в док. Может располагаться в междукорпусном пространстве на двухкорпусных лодках, а на полутора- и однокорпусных может располагаться как внутри прочного корпуса, так и снаружи - в зависимости от того, что более значимо для заказчика - хорошая гидродинамика или защита прочного корпуса от механических повреждений, если лодку в тех или иных тактических целях кладут на грунт.
Лёгкий корпус - конструктивно включает в себя жёсткий каркас (набор), состоящий из шпангоутов (поперечные рёбра жёсткости), стрингеров (продольные рёбра жёсткости и пластинчатые элементы набора), поперечных непроницаемых переборок; каркас является носителем обшивки лёгкого корпуса. Конструктивно набор лёгкого корпуса связан с находящимся внутри него прочным корпусом. Лёгкий корпус имеет удобообтекаемую форму, обеспечивающую необходимые мореходные качества как в надводном, так и в подводном положении. Лёгкий корпус подразделяется на части: наружный корпус, носовая и кормовая оконечности, надстройка. При этом в его составе оказываются как проницаемые, так и непроницаемые конструкции (цистерны). Кроме лёгкого корпуса в состав конструкции лодки входят отдельные, большей частью проницаемые, конструктивные элементы: ограждение рубки, стабилизаторы, обтекатели разного рода устройств, размещённых вне прочного корпуса и выходящих за контуры «идеальных» форм лёгкого корпуса.
Наружным корпусом называется водонепроницаемая часть лёгкого корпуса, расположенная вдоль прочного корпуса. Он закрывает прочный корпус по периметру поперечного сечения лодки от киля до верхнего водонепроницаемого стрингера и простирается по длине корабля от носовой до кормовой концевых переборок прочного корпуса или цистерн главного балласта. Некоторые лодки имеют ледовый пояс, представляющий собой утолщение обшивки лёгкого корпуса в районе крейсерской ватерлинии.
Оконечности лёгкого корпуса служат для придания обтекаемости обводам носа и кормы подводной лодки; простираются от концевых переборок прочного корпуса до форштевня (в носу) и ахтерштевня (в корме) соответственно. Однако лодки (прежде всего атомные, которые бóльшую часть времени плавания проводят под водой) могут иметь корпус каплевидной формы без форштевня и ахтерштевня (форштевень и ахтерштевень - вертикальные рёбра жёсткости в составе набора корпуса корабля, придающие заострённость носу и корме соответственно, что необходимо для уменьшения сопротивления воды при плавании по поверхности).
В носовой оконечности размещаются: носовые торпедные аппараты, цистерны главного балласта и плавучести, цепной ящик, якорное устройство, приёмники и излучатели основных гидроакустических станций.
В кормовой оконечности размещаются: цистерны главного балласта, горизонтальные и вертикальные рули, стабилизаторы, гребные валы и винты. На некоторых лодках - кормовые торпедные аппараты (на большинстве современных лодок кормовых торпедных аппаратов нет: это обусловлено прежде всего большими размерами гребных винтов и стабилизаторов, а так же и тем, что алгоритмы управления торпедами, позволяют вывести их почти что на любой курс вне зависимости от направления выстрела).
Ниже представлен продольный разрез дизель-электрической подводной лодки середины ХХ века с пояснением элементов конструкции и устройств. (Продольный разрез АПЛ “Курск” с пояснениями представлен на рис. 5 в главе 6).
1. Прочный корпус. 2. Носовые торпедные аппараты. 3. Лёгкий корпус. 4. Носовой торпедный отсек. 5. Торпедопогрузочный люк. 6. Надстройка. 7. Прочная рубка. 8. Ограждение рубки. 9. Выдвижные устройства. 10. Входной люк. 11. Кормовые торпедные аппараты. 12. Кормовая оконечность. 13. Перо руля. 14. Кормовая дифферентная цистерна, предназначение которой - выравнивание дифферента - продольного наклонения лодки. 15. Кормовая водонепроницаемая переборка. 16. Кормовой торпедный отсек. 17. Внутренняя водонепроницаемая переборка. 18. Отсек главных гребных электродвигателей. 19. Балластная цистерна. 20. Машинный отсек. 21. Топливная цистерна. 22, 26. Кормовая и носовая группы аккумуляторов. 23, 27. Жилые помещения команды. 24. Центральный пост. 25. Трюм центрального поста. 28. Носовая дифферентная цистерна. 29. Носовая водонепроницаемая переборка. 30. Носовая оконечность. 31. Цистерна плавучести (атрибут некоторых дизель-электрических подводных лодок; её предназначение - быть пустой при плавании в надводном положении с целью придания дополнительной плавучести носовой оконечности для того, чтобы лодка легко всходила на волну, а не зарывалась носом в неё - это снижает скорость хода и ухудшает управляемость ).
На следующем рисунке представлен поперечный разрез по ограждению рубки полуторакорпусной подводной лодки середины ХХ века с указанием элементов конструкции корпуса.
1. Ходовой мостик. 2. Прочная рубка. 3. Надстройка. 4. Стрингер. 5. Уравнительная цистерна (предназначена для точного уравновешивания силы плавучести и веса лодки в подводном положении). 6. Подкрепляющая стойка (бракет). 7, 9. Кницы (пластины, к которым крепятся элементы набора, они предназначены для распределения нагрузки и устранения концентрации напряжений. 8. Платформа. 10. Коробчатый киль. 11. Фундамент дизелей. 12. Обшивка прочного корпуса. 13. Шпангоуты прочного корпуса. 14. Цистерна главного балласта. 15. Раскосные стойки (бракеты). 16. Крышка цистерны. 17. Обшивка лёгкого корпуса. 18. Шпангоут лёгкого корпуса. 19. Верхняя палуба.
Подводные лодки - особый класс боевых кораблей, которые кроме всех качеств военных кораблей обладают способностью плавать под водой, маневрируя по курсу и глубине. По конструктивному исполнению (рис. 1.20) подводные лодки бывают:
О д н о к о р п у с н ы е, имеющие один прочный
корпус, который заканчивается в носу и корме хорошо
обтекаемыми оконечностями легкой конструкции;
- п о л у т о р а к о р п у с н ы е, имеющие кроме
прочного корпуса еще и легкий, но не по всему обводу
прочного корпуса;
- д в у к о р п у с н ы е, имеющие два корпуса -
прочный и легкий, причем последний полностью облегает
по периметру прочный и простирается на всю
длину лодки. В настоящее время большинство подводных
лодок являются двукорпусными.
Рис. 1.20. Конструктивные типы подводных
лодок:
а - однокорпусная; б - полуторакорпусная; в -
двукорпусная; 1 - прочный корпус; 2 - боевая
рубка; 3 - надстройка; 4 - киль; 5 - легкий корпус
Прочный корпус - основной конструктивный элемент подводной лодки, обеспечивающий безопасное нахождение ее на предельной глубине. Он образует замкнутый объем, непроницаемый для воды. Пространство внутри прочного корпуса (рис. 1.21) разделяется поперечными водонепроницаемыми переборками на отсеки, которые называются в зависимости от характера вооружения и оборудования, располагающихся в них.
Рис. 1.21. продольный разрез дизель-аккумуляторной подводной лодки:
1 - прочный корпус; 2 - носовые торпедные аппарты; 3 - легкий корпус; носовой торпедный отсек; 5 - торпеднопогрузочный люк; 6 - надстройка; 7 - прочная боевая рубка; 8 -
ограждение рубки; 9 - выдвижные устройства; 10 - входной люк; 11 - кормовые торпедные
аппараты; 12 - кормовая оконечность; 13 - перо руля; 14 - кормовая дифферентная цистерна;
15 - концевая (кормовая) водонепроницаемая переборка; 16 - кормовой торпедный отсек; 17 -
внутренняя водонепроницаемая переборка; 18 - отсек главных гребных электродвигателей и
электростанция; 19 - балластная цистерна; 20 - машинный отсек; 21 - топливная цистерна;
22 , 26 - кормовая и носовая группы аккумуляторных батарей; 23, 27 - жилые помещения
команды; 24 - центральный пост; 25 - трюм центрального поста; 28 - носовая дифферентная
цистерна; 29 - концевая (носовая) водонепроницаемая переборка; 30 - носовая оконечность;
31 - цистерна плавучести.
Внутри прочного корпуса размещаются помещения для личного состава, главные и вспомогательные механизмы, оружие, различные системы и устройства, носовая и кормовая группы аккумуляторных батарей, различные запасы и т. п. На современных подводных лодках вес прочного корпуса в общем весе корабля составляет 16-25%; в весе только корпусных конструкций - 50-65%.
Конструктивно прочный корпус состоит из шпангоутов и обшивки. Ш п а н г о у т ы имеют, как правило, кольцевую, а в оконечностях эллиптическую форму и изготовляются из профильной стали. Устанавливаются они один от другого на расстоянии 300-700 мм в зависимости от конструкции лодки как с внутренней, .так и с наружной стороны обшивки корпуса, а иногда и комбинированно с той и другой стороны вплотную.
О б ш и в к а прочного корпуса изготовляется из специальной прокатной листовой стали и приваривается к шпангоутам. Толщина листов обшивки доходит до 35 мм в зависимости от диаметра прочного корпуса и предельной глубины погружения подводной лодки.
П е р е б о р к и прочного корпуса бывают прочные и легкие. Прочные переборки делят внутренний объем современных подводных лодок на 6-10 водонепроницаемых отсеков и обеспечивают подводную непотопляемость корабля. По расположению они бывают внутренними и концевыми; по форме - плоскими и сферическими.
Легкие переборки предназначены для обеспечения надводной непотопляемости корабля. Конструктивно переборки выполняются из набора и обшивки. Набор переборки обычно состоит из нескольких вертикальных и поперечных стоек (балок). Обшивка изготовляется из листовой стали.
Концевые водонепроницаемые переборки обычно равнопрочны с прочным корпусом и замыкают его в носовой и кормовой частях. Эти переборки служат на большинстве подводных лодок жесткими опорами для торпедных аппаратов.
Отсеки сообщаются через водонепроницаемые двери, имеющие круглую или прямоугольную форму. Эти двери снабжены быстродействующими запирающими устройствами.
В вертикальном направлении отсеки разделяются платформами на верхнюю и нижнюю части, а иногда помещения лодки имеют многоярусное расположение, что увеличивает полезную площадь платформ, приходящуюся на единицу объема. Расстояние между платформами «в свету» делается более 2 м, т. е. несколько большим, чем средний рост человека.
В верхней части прочного корпуса устанавливается прочная (боевая) рубка, сообщающаяся через рубочный люк с центральным постом, под которым расположен трюм. На большинстве современных подводных лодок прочная рубка выполняется в виде круглого цилиндра небольшой высоты. Снаружи прочная рубка и устройства, расположенные за ней, для улучшения обтекания при движении в подводном положении закрываются легкими конструкциями, которые называются ограждением рубки. Обшивка рубки изготовляется из листовой стали той же марки, что и прочный корпус. Торпедо- погрузочный и входные люки располагаются также вверху прочного корпуса.
Ц и с т е р н ы предназначены для погружения, всплытия, удифферентования лодки, а также для хранения жидких грузов. В зависимости от назначения бывают цистерны: главного балласта, вспомогательного балласта, корабельных запасов и специальные. Конструктивно они выполняются либо прочными, т. е. рассчитанными на предельную глубину погружения, либо легкими, способными выдерживать давление 1-3 кг/см2. Они располагаются внутри прочного корпуса, между прочным и легким корпусом и в оконечностях.
К и л ь - сварная или клепаная балка коробчатого, трапециевидного, Т-образного, а иногда и полуцилиндрического сечения, привариваемая к днищевой части корпуса лодки. Он предназначен для усиления продольной прочности, предохранения корпуса от повреждения при покладке на каменистый грунт и постановке на клетку дока.
Легкий корпус (рис. 1.22) - жесткий каркас, состоящий из шпангоутов, стрингеров, поперечных непроницаемых переборок и обшивки. Он придает подводной лодке хорошо обтекаемую форму. Легкий корпус состоит из наружного корпуса, носовой и кормовой оконечностей, палубной надстройки, ограждения рубки. Форму легкого корпуса полностью определяют наружные обводы корабля.
Рис. 1.22. Поперечный разрез полуторакорпусной подводной лодки:
1 - ходовой мостик; 2 - боевая рубка; 3 -
надстройка; 4 - стрингер; 5 - уравнительная
цистерна; 6 - подкрепляющая стойка; 7, 9 -
кницы; 8- платформа; 10 - коробчатый киль;
11 - фундамент главных дизелей; 12 - обшивка
прочного корпуса; 13 - шпангоуты прочного
корпуса; 14 - цистерна главного балласта;
15 - раскосные стойки; 16 - крышка цистерны;
17 - обшивка легкого корпуса; 18 - шпангоут
легкого корпуса; 19 - верхняя палуба
Наружным корпусом называется водонепроницаемая часть легкого корпуса, расположенная вдоль прочного корпуса. Он закрывает прочный корпус по периметру поперечного сечения лодки от киля до верхнего водонепроницаемого стрингера и простирается по длине корабля от носовой до кормовой концевых переборок прочного корпуса. Ледовый пояс легкого корпуса располагается в районе крейсерской ватерлинии и простирается от носовой оконечности до миделя; ширина пояса около 1 ж, толщина листов - 8 мм.
Оконечности легкого корпуса служат для придания обтекаемости обводам носа и кормы подводной лодки и простираются от концевых переборок прочного корпуса до форштевня и ахтерштевня соответственно.
В носовой оконечности размещаются: носовые торпедные аппараты, цистерны главного балласта и плавучести, цепной ящик, якорное устройство, гидроакустические приемники и излучатели. Конструктивно она состоит из обшивки и сложной системы набора. Выполняется из листовой стали того же качества, что и наружный корпус.
Форштевень - кованая или сварная балка, обеспечивает жесткость носовой кромки корпуса лодки.
В кормовой оконечности (рис. 1.23) размещаются: кормовые торпедные аппараты, цистерны главного балласта, горизонтальные и вертикальные рули, стабилизаторы, гребные валы с мортирами.
Рис. 1.23. Схема кормовых выступающих
устройств:
1 - вертикальный стабилизатор; 2 -
вертикальный руль; 3 - гребной
винт; 4 - горизонтальный руль; 5 -
горизонтальный стабилизатор
Ахтерштевень - балка сложного сечения, обычно сварная; обеспечивает жесткость кормовой кромки корпуса подводной лодки.
Горизонтальные и вертикальные стабилизаторы придают при движении устойчивость подводной лодке. Через горизонтальные стабилизаторы (при двухвальной энергетической установке) проходят гребные валы, на концах которых устанавливаются гребные винты. За гребными винтами в одной плоскости со стабилизаторами устанавливаются кормовые горизонтальные рули.
Конструктивно кормовая оконечность состоит из набора и обшивки. Набор выполняется из стрингеров, рамных и простых шпангоутов, платформ и переборок. Обшивка равнопрочна с наружным корпусом.
Надстройка (рис. 1.24) располагается выше верхнего водонепроницаемого стрингера наружного корпуса и простирается по всей длине прочного корпуса, переходя за его пределами в оконечности. Конструктивно надстройка состоит из обшивки и набора. В надстройке располагаются: различные системы, устройства, носовые горизонтальные рули и др.
Рис. 1.24. Надстройка подводной лодки:
1 - кницы; 2 - отверстия в палубе; 3 - палуба
надстройки; 4 - борт надстройки; 5 - шпигаты;
6- пиллерс; 7 - крышка цистерны; 8 -
обшивка прочного корпуса; 9 - шпангоут
прочного корпуса; 10 - обшивка легкого корпуса;
11 - водонепроницаемый стрингер наружного
корпуса; 12 - шпангоут легкого корпуса;
13 - шпангоут надстройки
Выдвижные устройства (рис. 1.25). Современная подводная лодка имеет большое число различных устройств и систем, которые обеспечивают управление ее маневрами, использование оружия, живучесть, нормальную работу энергетической установки и других технических средств в различных условиях плавания.
Рис. 1.25. Выдвижные устройства и системы подводной
лодки:
1 - перископ; 2 - радиоантенны (выдвижные); 3 - радиолокационные
антенны; 4 - воздушная шахта для работы
дизеля под водой (РДП); 5 - выхлопное устройство
РДП; 6 - радиоантенна (заваливающаяся)
К таким устройствам и системам, в частности, относятся: радиоантенны (заваливающиеся и выдвижные), выхлопное устройство для работы дизеля под водой (РДП), воздушная шахта РДП, радиолокационные антенны, перископы и др.
Вперед
Оглавление
Назад
Подводная лодка британского военно-морского флота "Апхоулдер" ("Союзник")
Подводные лодки безо всякого труда плавают по водной поверхности. Но в отличие от всех остальных кораблей могут опускаться на дно океана и в некоторых случаях месяцами плавать в его глубинах. Весь секрет в том, что подлодка имеет уникальную двухкорпусную конструкцию.
Между ее внешним и внутренним корпусами находятся специальные отделения, или балластные цистерны, которые могут заполняться морской водой. При этом увеличивается полный вес подлодки и соответственно уменьшается ее плавучесть, то есть способность держаться на поверхности. Вперед лодка движется за счет работы гребного винта, а погрузиться ей помогают горизонтальные рули, названные гидропланами.
Внутренний стальной корпус подлодки рассчитан на то, чтобы выдерживать огромное давление воды, которое растет с глубиной. В погруженном состоянии держаться устойчиво кораблю помогают дифферентные цистерны, расположенные вдоль киля. Если надо всплывать, то на подлодке освобождают от воды, или, как говорят, продувают балластные цистерны. Подлодке помогают идти нужным курсом такие навигационные средства, как перископы, радар, (радиолокатор), сонар (гидролокатор) и спутниковые системы связи.
На изображении сверху, показанная в разрезе ударная британская подлодка водоизмещением 2455 тонн и длиной 232 фута может двигаться со скоростью 20 миль в час. Пока лодка находится у поверхности, ее дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию. Эта энергия запасается в аккумуляторных батареях и расходуется затем в подводном плавании. Атомные подводные лодки используют ядерное топливо, чтобы превратить воду в перегретый пар для работы ее паровых турбин.
Как погружается и всплывает подлодка?
Когда подлодка находится на поверхности, говорят, что она пребывает в состоянии положительной плавучести. Тогда ее балластные цистерны в основном заполнены воздухом (ближний рисунок справа). При погружении (средний рисунок справа) судно приобретает отрицательную плавучесть, так как воздух из балластных цистерн выходит через выпускные клапаны, и емкости заполняются водой через водозаборные порты. Чтобы двигаться на определенной глубине в погруженном состоянии, на подлодках используют технику уравновешивания, когда сжатый воздух нагнетается в балластные цистерны, а водозаборные порты остаются открытыми. При этом и наступает нужное состояние нейтральной плавучести. Для всплытия (дальний рисунок справа)с помощью сжатого воздуха, хранящегося на борту, выталкивают воду из балластных цистерн.
На подлодке мало свободного места. На верхнем рисунке моряки едят в кают-компании. В правом верхнем углу - американская подлодка в надводном плавании. Справа на фотографии - тесный кубрик, где спят подводники.
Чистый воздух под водой
На большинстве современных подлодок пресную воду делают из морской. И запасы свежего воздуха также делают на борту - разлагая пресную воду с помощью электролиза и освобождая из нее кислород. Когда подлодка курсирует вблизи поверхности, она с помощью прикрытых колпаками шноркелей - приспособлений, выставленных над водой, забирает свежий и выбрасывает отработанный воздух. В этом положении над боевой рубкой лодки оказываются на воздухе, кроме шноркелей, перископ, антенна радиосвязи и другие надстроечные элементы. Качество воздуха на подлодке контролируется ежедневно, чтобы обеспечивать нужное содержание кислорода. Весь воздух проходит через скруббер, или газоочиститель, для устранения загрязнений. Отработавшие газы выходят через отдельный трубопровод.
Современные подводные лодки (дата постройки которых примерно от конца 20х годов XX века) имеют 2 корпуса: водопроницаемый лёгкий корпус, функция которого заключается в придании кораблю гидродинамических совершенных обводов, и водонепроницаемый прочный корпус, способный выдержать давление воды на больших глубинах погружения. Внутри прочный корпус разделен на отсеки переборками, что повышает живучесть корабля в случае течи. Типичный материал прочного корпуса - легированная сталь с высоким пределом текучести. Встречались и титановые корпуса, например проект 705 («Альфа» по классификации НАТО). Они привлекательны из-за большей прочности титана, меньшего удельного веса и немагнитности. К тому же титановые соединения стойки к коррозии - корпус хорошо стоит в морской воде даже без покраски. Но сварка титановых листов представляет проблемы - титан становится хрупким, растрескивается параллельно шву. Борьба с этим явлением удорожает и замедляет постройку. Даже несмотря на то, что рекорды скорости и глубины погружения принадлежат титановым субмаринам, в СССР титан как материал корпуса был вытеснен высокопрочной сталью (см. проект 945 и проект 971). На Западе титановых лодок не строили вообще. Перспективным материалом считаются композиты, но технология изготовления больших корпусов еще не отработана, а сам материал дорог, что сдерживает его внедрение, лишь на небольших лодках прочные корпуса выполняются из композитов.
Погружение осуществляется путем изменения дифферента, после заполнения нескольких цистерн погружения (цистерны на подводной лодке в начале XX века называли систернами). На подводной лодке имеется множество различных цистерн, предназначенных для управления дифферентом, для хранения топлива, питьевой воды, балласта и т. д.
Изменение глубины и всплытие производятся с помощью горизонтальных рулей (гидропланов) с последующим вытеснением воды из балластных цистерн сжатым воздухом или газом. Отдельно выделяют класс батипланов - подводных аппаратов, погружающихся только за счёт действия гидродинамических сил. Для движения подводных лодок в надводном положении применяются атомные энергетические или дизельные установки; в подводном положении - атомные установки, электрические аккумуляторы тока, на малых глубинах - дизельные установки, имеющие соответствующие выдвижные воздухозаборные устройства (шноркель или РДП). Для подзарядки аккумуляторов дизельные двигатели используются как дизель-генераторы. В эпоху, предшествующую открытиям в области атомных реакторов, для подводных лодок было разработано несколько проектов подводных двигателей, работающих на альтернативных видах топлива (например, газотурбинный двигатель Вальтера, который отличался полной бесшумностью хода). Обычным движителем являются гребные винты, но на небольших подводных лодках устанавливают, в том числе и водомётные движители, которые двигают судно по принципу реактивной струи.
Подводные лодки могут быть одного из трёх архитектурно-конструктивных типов, которые представлены на рисунке 3
Рисунок 3 Архитектурно – конструктивные типы подводных лодок
На рисунке выше показаны поперечные сечения лодок различных архитектурно-конструктивных типов (на нём цифрами обозначены: 1 - прочный корпус, 2 - надстройка, 3 - ограждение рубки и выдвижных устройств, 4 - прочная рубка, 5 - цистерны главного балласта, 6 - лёгкий корпус; 7 - киль.)
А – К типы:
Однокорпусные (а), имеющие «голый» прочный корпус, который заканчивается в носу и корме хорошо обтекаемыми оконечностями лёгкой конструкции;
Полуторакорпусные (б), имеющие кроме прочного корпуса ещё и лёгкий корпус, но часть поверхности прочного корпуса при этом остаётся открытой;
Двухкорпусные (в), имеющие два корпуса: внутренний - прочный и наружный - лёгкий.
При этом лёгкий корпус имеет удобообтекаемую форму, полностью охватывает прочный корпус и простирается на всю длину лодки. Междукорпусное пространство используется для размещения различного оборудования и части цистерн.
Подводные лодки СССР и России являются двухкорпусными. Большинство атомных подводных лодок США (дизель-электрических они не строят с начала 1960 х гг.) являются однокорпусными. Это является выражением первоприоритетности для военно-морских стратегов различных качеств: надводной непотопляемости - для СССР и России и скрытности - для США.
Прочный корпус - основной конструктивный элемент подводной лодки, обеспечивающий безопасное нахождение её на глубине. Он образует замкнутый объём, непроницаемый для воды. Внутри прочного корпуса размещаются помещения для личного состава, главные и вспомогательные механизмы, оружие, различные системы и устройства, аккумуляторные батареи, различные запасы и т. Его внутреннее пространство разделяется по длине поперечными водонепроницаемыми переборками на отсеки, которые именуются в зависимости от предназначения и соответственно - характера вооружения и оборудования, в них размещённого.
В вертикальном направлении отсеки разделяются палубами (тянутся на протяжении всей длины корпуса лодки из отсека в отсек) и платформами (в пределах одного отсека или нескольких отсеков). Соответственно помещения лодки имеют многоярусное расположение, что увеличивает количество оборудования, приходящуюся на единицу объёма отсеков. Расстояние между палубами (платформами) «в свету» делается более 2 м, т.е. несколько большим, чем средний рост человека.
Конструктивно прочный корпус состоит из шпангоутов и обшивки. Шпангоуты имеют, как правило, круговую кольцевую, а в оконечностях могут иметь эллиптическую форму и изготовляются из профильной стали. Устанавливаются они один от другого на расстоянии 300 - 700 мм в зависимости от конструкции лодки, как с внутренней, так и с наружной стороны обшивки корпуса, а иногда и комбинированно с той и другой стороны.
Обшивка прочного корпуса изготовляется из специальной прокатной листовой стали и приваривается к шпангоутам. Толщина листов обшивки доходит до 35 - 40 мм в зависимости от диаметра прочного корпуса и предельной глубины погружения подводной лодки.
К одним из самых больших в мире атомных подводных лодок можно с уверенностью отнести тяжёлые ракетные подводные крейсера стратегического назначения проекта 941 «Акула». Классификация НАТО – SSBN «Typhoon». В 1972 году после получения задания, в ЦКМБМТ «Рубин», приступили к разработке данного проекта.
История создания
В декабре 1972 года было выдано тактико-техническое задание на проектирование, С.Н. Ковалев был назначен главным конструктором проекта. Разработка и создание нового типа подводных крейсеров позиционировалось как ответ на строительство ПЛАРБ типа «Огайо» в США. На вооружении планировалось использовать твердотопливные трехступенчатые межконтинентальные баллистические ракеты Р-39 (РСМ-52), габариты этих ракет и обусловили размеры нового корабля. Если сравнивать с ракетами «Трайдент-I», которыми оснащены ПЛАРБ типа «Огайо», то ракета Р-39 обладает значительно лучшими характеристиками в дальности полета, забрасываемой массы и имеет 10 блоков, в то время как у «Трайдента» таких блоков 8. Но при этом Р-39 значительно превосходит размерами, она почти вдвое длиннее, и имеет массу втрое больше американского аналога. Компоновка РПКСН по стандартной схеме не подходила для размещения ракет столь большого размера. Решение о начале работ по строительству и проектированию стратегических ракетоносцев нового поколения было принято 19 декабря 1973 года.
В июне 1976 года на предприятии «Севмаш» была заложена первая лодка этого типа ТК-208, которая спущена на воду 23 сентября 1980 года (аббревиатура ТК означает «тяжелый крейсер»). Изображение акулы было нанесено в носовой части, ниже ватерлинии, перед спуском лодки на воду, позже на форме экипажа появились нашивки с акулой. 4 июля 1981 года головной крейсер вышел на морские испытания, на месяц ранее американской ПЛАРБ «Огайо», проект которой был запущен раньше. 12 декабря 1981 года вступила в строй ТК-208. В период с 1981 по 1989 год введено в строй и спущено на воду 6 лодок типа «Акула». Седьмой корабль данной серии так и не был заложен.
Более 1000 предприятий бывшего Союза обеспечивало строительство подводных лодок данного типа. 1219 сотрудников «Севмаша», участвовавших в создании корабля были награждены правительственными наградами.
Заявление о создании лодок серии «Акула» прозвучало на XXVI съезде КПСС от Брежнева, который заявил: У нас имеется система «Тайфун», аналогичная новой американской подводной лодке «Огайо» вооруженную ракетами «Трайдент-I». «Тайфуном» новая лодка «Акула» была названа умышленно, на тот момент холодная война еще не была окончена, для введения противника в заблуждение и прозвучало название «Тайфун».
В 1986 году был построен дизель-электрический транспорт-ракетовоз, водоизмещение которого составляло 16 000 тонн, количество принимаемых ракет на борт 16 БРПЛ. Транспорт получил название «Александр Брыкин» и был предназначен для обеспечения перезарядки ракетами и торпедами.
Длительный высокоширотный поход в Арктику был осуществлен в 1987 году лодкой ТК-17 «Симбирск». Во время этого похода была произведена неоднократная замена экипажей.
На ТК-17 «Архангельск» при проведении учебного пуска в шахте взорвалась и сгорела учебная ракета, пуски проводились в Белом море 27 сентября 1991 года. При взрыве сорвало крышку ракетной шахты и выброшена в море боевая часть ракеты. После этого инцидента лодка встала на небольшой ремонт, экипаж при взрыве не пострадал.
«Одновременный» пуск 20 ракет Р-39 прошел на испытаниях проводимых Северным флотом в 1998 году.
Особенности конструкции
Энергетическая установка на лодках данного типа выполнена в виде двух независимых эшелонов, которые расположены в прочных корпусах, корпуса эти разные. Для контроля состояния реакторов используется импульсная аппаратура, на случай потери электроснабжения реакторы оснащены системой автоматического гашения.
Еще на стадии проектирования в техническое задание был включен пункт о необходимости обеспечения безопасного радиуса, в связи с этим проведена разработка и ряд экспериментов, в опытных отсеках, методов расчета динамической прочности наиболее сложных узлов корпуса (крепление модулей, всплывающих камер и контейнеров, межкорпусные связи).
Так как стандартные цеха не подходили для постройки лодок типа «Акула», пришлось возводить новый цех за номером 55 на «Севмаше», который в настоящее время является одним из самых больших крытых эллингов в мире.
Подводные лодки типа «Акула» обладают достаточно большим запасом плавучести 40%. За то что половина водоизмещения на лодках этого типа приходится на балластную воду, они получили неофициальное название на флоте — «водовоз», еще одно неофициальное название «победа техники над здравым смыслом» было присвоено лодке в конкурирующем КБ «Малахит». Существенной причиной повлиявшей на принятие такого решения было требование обеспечить наименьшую осадку корабля. Данное требование было вполне обоснованно получением возможности использования уже существующих ремонтных баз и пирсов.
Именно большой запас плавучести вместе с достаточно прочной рубкой дают возможность проломать лед, толщина которого составляет до 2,5 метров, это позволяет вести боевое дежурство в северных широтах практически до северного полюса.
Корпус
Одной из особенностей конструкции лодки является наличие пяти обитаемых прочных корпусов внутри легкого корпуса. Два из которых, основные, их наибольший диаметр составляет 10 метров, расположены по принципу катамарана – параллельно друг другу. Ракетные шахты с ракетными комплексами Д-19 находятся в передней части корабля, между главными прочными корпусами.
Помимо этого, лодка оснащена тремя герметичными отсеками: торпедный отсек, отсек модуля управления с центральным постом и кормовой механический отсек. Такое размещение трех отсеков между основными корпусами лодки существенным образом повышает пожаробезопасность и живучесть лодки. Согласно мнению генерального конструктора С.Н. Ковалева:
«Произошедшее на «Курске» (проект 949А), на подводных лодках проекта 941, не могло привести к таким катастрофическим последствиям. Торпедный отсек на «Акуле» выполнен в виде отдельного модуля. В случае взрыва торпеды не могло произойти разрушения нескольких основных отсеков и гибели всего экипажа.»
Главное корпуса соединяются между собой тремя переходами: в носу, в центре и в корме. Переходы проходят через промежуточные отсеки капсулы. Количество водонепроницаемых отсеков на лодке – 19. Спасательные камеры, размещенные у основания рубки под ограждением выдвижных устройств, способны вместить весь экипаж. Количество спасательных камер -2.
Изготовление прочных корпусов осуществлялось из титановых сплавов, легкий корпус – стальной и имеет нерезонансное противолокационное и звукоизолирующее покрытие, вес которого составляет 800 тонн. Американские специалисты считают, что звукоизолирующим покрытием снабжены так же прочные корпуса лодки.
На корабле установлено развитое крестообразное кормовое оперение с горизонтальными рулями, которое имеет размещение непосредственно за винтами. Убирающимися выполнены передние горизонтальные рули.
Для осуществления возможности несения дежурства в северных широтах, ограждение рубки изготовлено очень прочным, имеющим способность проломать лед, толщина которого составляет от 2 до 2,5 метров (в зимний период толщина льда в Северном ледовитом океане может быть от 1,2 до 2 метров, иногда достигает 2,5 метров). Снизу поверхность льда составляют наросты в виде сосулек или сталактитов имеющих довольно большие размеры. Во время всплытия на лодке убираются носовые рули, а сама она прижимается к ледяному слою специально приспособленным для этого носом и рубкой, затем осуществляется резкий продув цистерны главного балласта.
Силовая установка
Проектирование главной ядерной энергетической установки осуществлено по блочному принципу. В главную установку входят два водо-водяных реактора на тепловых нейтронах ОК-650 тепловая мощность которых на валу составляет 2х50 000 л.с. а так же в обоих прочных корпусах расположены две паротурбинные установки, это значительным образом повышает живучесть лодки.
На лодках проекта «Акула» применяется двухкаскадная система резинокордной пневматической амортизации и блочная система механизмов и оборудования, что позволяет значительным образом улучшить виброизоляцию узлов и агрегатов, и таким образом снизить шумность лодки.
В качестве движителей используются два низкооборотных малошумных семилопастных гребных винта фиксированного шага. Для снижения уровня шума винты находятся в кольцевых обтекателях (фенестронах).
Система резервного средства движения включает в себя два электродвигателя постоянного тока по 190 кВт. При маневрировании в стесненных условиях на лодке используются подруливающее устройство, представляющее из себя две откидные колонки с электродвигателями по 750 кВт и поворотными гребными винтами. Эти устройства размещаются в носовой и кормовой части корабля.
Размещение экипажа
Размещение экипажа осуществляется в условиях повышенной комфортности. На подводных лодках проекта «Акула» предусмотрен салон для отдыха экипажа, плавательный бассейн размерами 4х2 метра глубина которого 2 метра, бассейн заполняется пресной либо соленой забортной водой с возможностью подогрева, спортзал, солярий, сауна, а так же «живой уголок». Размещение рядового состава происходит в маломестных кубриках, командный состав размещен в двух либо четырехместных каютах обеспеченных умывальниками, телевизорами и кондиционерами. Кают-компании две: одна для офицеров, а вторая для матросов и мичманов. За условия комфортности созданные на лодке, среди моряков она получила название «плавучий «Хилтон»».
Вооружение
Основным вооружением ТК являются 20 трехступенчатых твердотопливных баллистических ракет Р-39 «Вариант». Стартовая масса данных ракет вместе с пусковым контейнером составляет — 90 тонн, а длинна 17,1 м, это наибольшая стартовая масса из всех принятых на вооружение БРПЛ.
Ракеты имеют разделяющуюся боевую часть на 10 боеголовок с индивидуальным наведением, каждая по 100 килотонн в тротиловом эквиваленте, дальность полета ракет – 8 300 км. В связи с тем, что Р-39 имеют достаточно большие габариты, единственным их носителем являются лодки проекта 941 «Акула».
Испытания ракетного комплекса Д-19 проводились на специально переоборудованной дизельной субмарине К-153 (проект 619), на ней была размещена только одна шахта для Р-39, количество запусков бросковых макетов ограничено семью.
запуск ракеты Р-39 с подводной лодки проекта 941 «Акула»
С лодок проекта «Акула» может быть осуществлен старт всего боекомплекта одним залпом, интервал между стартом ракет минимальный. Запуск ракет можно осуществить из надводного и подводного положения, в случае запуска из подводного положения глубина погружения составляет до 55 метров, ограничения по погодным условиям для запуска ракет нет.
Использование амортизационной ракетно-стартовой системы АРСС позволяет осуществить старт ракеты с помощью порохового аккумулятора давления из сухой шахты, это в значительной мере уменьшает уровень предстартового шума, а так же сокращает интервал между запусками ракет. Одной из особенностей комплекса является подвешивание ракет у горловины шахты при помощи АРСС. На стадии проектирования было предусмотрено размещение боекомплекта из 24 ракет, однако решением главкома ВМФ СССР адмирала С.Г. Горшкова, число ракет было сокращено до 20.
Разработка нового усовершенствованного варианта ракеты Р-39УТТ «Барк» была начата после принятия постановления правительства в 1986 году. На новой модификации ракеты планировалось реализовать систему прохождения через лед, а так же увеличить дальность до 10 000 км. По плану, перевооружить ракетоносцы было необходимо до 2003 года к моменту истечения гарантийного ресурса ракет Р-39. Однако, испытания новых ракет прошли не удачно, после третьего пуска закончившегося провалом, в 1998 году Министерством обороны принято решение о прекращении работ над комплексом, к моменту принятия такого решения готовность комплекса составляла 73%. Разработка другой твердотопливной БРПЛ «Булава» была поручена Московскому институту теплотехники, разработавшему сухопутную МБР «Тополь-М».
Помимо стратегического вооружения, на лодках проекта 941 «Акула» размещено 6 торпедных аппаратов калибра 533 мм, которые могут быть использованы для постановки минных заграждений стрельбы ракето-торпедами и обычными торпедами.
Система противовоздушной обороны обеспечена восемью комплексами ПЗРК «Игла-1».
Лодки проекта «Акула» оснащены радиоэлектронным вооружением следующих типов:
- «Омнибус» — боевая информационно-управляющая система;
- аналоговый гидроакустический комплекс «Скат-КС» (на ТК-208 установлен цифровой «Скат-3»);
- гидроакустическая станция миноискания МГ-519 «Арфа»;
- эхоледомер МГ-518 «Север»;
- радиолокационный комплекс МРКП-58 «Буран»;
- навигационный комплекс «Симфония»;
- комплекс радиосвязи «Молния-Л1» с системой спутниковой связи «Цунами»;
- телевизионный комплекс МТК-100;
- две антенны буйкового типа, позволяют принимать радиосообщения, целеуказания и сигналы спутниковой навигации при нахождении на глубине до 150 м и подо льдами.
| Интересные факты |
|
